[發明專利]一種用于軋機的軋輥材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210259240.4
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102747250A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 陳學敏;楊軍;李志紅;伍衛平;韋世銘
• 申請（專利權）人: 深圳市新星輕合金材料股份有限公司
• 主分類號: C22C16/00
• 分類號: C22C16/00;C22C1/00;B21B27/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 孫偉

技術領域

本發明涉及一種用于軋機的軋輥材料及其制備方法，尤其涉及一種含金屬鋯和鋁的軋輥材料及其制備方法。

背景技術

目前常使用的軋輥材料使用的壽命比較短，更換周期短，尤其涉及到軋制含有氟鹽的合金時，軋輥容易出現龜裂、點蝕、甚至發生表皮剝落現象，影響軋機的正常運作以及被軋制成品的表面質量。

鋯是一種稀有金屬，具有熔點高、硬度高和抗腐蝕性強等特性，廣泛應用于航空、軍工和原子能等領域?，F有的金屬鋯工業制備方法主要有以下兩種方法：

（1）還原法：在惰性氣體的保護下，以四氯化鋯為原料，使用金屬鎂、鈉或其混合物作為還原劑進行還原制備金屬鋯，該方法存在金屬鋯產物的純度不夠高等缺點。

（2）電解法：以K₂ZrF₆為原料，用K₂ZrF₆/KCl或K₂ZrF₆/NaCl電解質熔鹽電解法制備金屬鋯，該方法存在電解能耗高，金屬鋯得率低，生產成本高等缺點；除K₂ZrF₆熔鹽電解法外，也可在含有ZrCl₄的純氯化物電解質體系中電解制取鋯，但該方法存在電解能耗高，產品質量差等缺點。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，發明人在原料的選擇以及制備方法方面進行了大量的探索，預料不到地發現，以氟鋯酸鹽為原料與鋁反應可得到純度為99%以上的鋯，制備方法簡單，反應條件溫和，反應周期短，目標產物的鋯鋁合金，形成軋輥后，有廣泛的應用前景，且副產物冰晶石，用于鋁電解工業，具有合適的電導率，提高了氧化鋁的溶解度，從而降低了電解溫度，降低電能消耗，提高了電解效率，并且降低了綜合生產成本。

本發明提供一種用于軋機的軋輥材料，包括：鋯和鋁。

優選的，按重量百分比計，鋯：99%-99.99%，余量為鋁。

本發明提供了一種軋輥材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟A：將鋁和氟鋯酸鹽置于密閉的反應器中，抽真空后通入惰性氣體，升溫至780至1000℃，快速攪拌；

步驟B:反應4至6小時后，將上層熔融的液體抽出，下層產物經酸浸或蒸餾去除表面殘留，得到鋯和鋁的合金；

步驟C:將得到的合金放入電爐中，加熱至熔融狀態，再鑄造成軋輥。

優選的，所述氟鋯酸鹽選自氟鋯酸鉀或氟鋯酸鈉。

優選的，所述步驟A的反應溫度為780至850℃。

優選的，所述步驟A中，所述惰性氣體為氬氣。

優選的，所述步驟B的反應時間為5h。

本發明所涉及的化學反應式為：?K₂ZrF₆+Al→Zr·Al+????????????????????????????????????????????????KF·AlF₃；

????????????????????????????Na₂ZrF₆+Al→Zr·Al+NaF·AlF₃。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供用于軋機的軋輥材料軋輥性能優良，所采用的設備和制備方法簡單，工藝流程短，并且實現鋯的大規模工業生產；制備過程中所生產的氟鹽能應用于工業生產上，綜合生產成本低。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明做進一步詳細說明。

實施例?1

稱取1.2噸鋁和10.5噸氟鋯酸鉀于反應器中，該反應器為密閉容器，抽真空后通入氬氣保護，升溫至780℃，快速攪拌5h后，反應完全，生成鋯和鉀冰晶石，打開反應器蓋，用虹吸泵抽出上層熔融的液態鉀冰晶石。待反應器冷卻后，在氬氣保護下，將下層產物粉碎，加入稀硫酸浸泡去除表面殘留的鉀冰晶石，經真空干燥后稱重，得到鋯鋁合金3.2噸，再將得到的合金放入電爐中，加熱至熔融狀態，再鑄造成軋輥。?

實施例2

稱取1.2噸鋁和10.5噸氟鋯酸鉀于反應器中，該反應器為密閉容器，抽真空后通入氬氣保護，升溫至850℃，快速攪拌4h后，反應完全，生成鋯和鉀冰晶石，打開反應器蓋，用虹吸泵抽出上層熔融的液態鉀冰晶石。待反應器冷卻后，在氬氣保護下，蒸餾去除表面殘留的鉀冰晶石，經真空干燥后稱重，得到鋯鋁合金3.3噸，再將得到的合金放入電爐中，加熱至熔融狀態，再鑄造成軋輥。

表1：實施例1和2制備的軋輥的性能